NL1032168C1

NL1032168C1 - Assembly is for installation of elongated construction component such as foundation pile in ground and incorporates elongated impulsion body driven into ground by axially directed drive device (10)

Info

Publication number: NL1032168C1
Application number: NL1032168A
Authority: NL
Inventors: Jacques Anthonius Maria Bouten
Original assignee: Ecodrie B V
Priority date: 2006-07-14
Filing date: 2006-07-14
Publication date: 2006-08-31

Abstract

The elongated construction component, such as a foundation pile, is driven into the ground and incorporates an elongated impulsion body (10) together with a device for the drive of the impulsion body axially into the ground. The impulsion body at one outer end (13) is provided with at least one drive component (14) and an outflow aperture (12) for a hardened construction fluid. The drive component has at least one mainly flat blade which evolves from the outer end of the impulsion body in an axial direction. The blade within a periphery is provided with at least one recess (21,22,23,24).

Description

Samenstel voor het in een bodem vervaardigen van een langwerpig constructie-element alsmede een verdringingselement ter gebruike daarbij.Assembly for manufacturing an elongated structural element in a bottom as well as a displacement element for use therein.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een samenstel voor het in een bodem 5 vervaardigen van een langwerpig constructie-element, in het bijzonder een funderingselement, omvattende een langwerpig verdringingslichaam alsmede een inrichting voor het in een axiale richting in de bodem drijven van het verdringingslichaam, waarbij het verdringingslichaam aan een uiteinde is voorzien van ten minste één verdrijvingsorgaan en van ten minste één uitstroomopening voor een 10 uithardende constructievloeistof.The present invention relates to an assembly for manufacturing an elongate structural element in a bottom, in particular a foundation element, comprising an elongated displacement body and a device for driving the displacement body in an axial direction into the bottom, wherein the displacement body is provided at one end with at least one displacement member and with at least one outflow opening for a curing construction fluid.

Een dergelijk samenstel is bekend uit een eerder Nederlandse octrooi dat onder nummer 193.640 werd verleend. Bij het daarin beschreven samenstel omvat het verdringingselement een holle, stalen buis die aan een uiteinde is voorzien van een 15 verdrijvingsorgaan in de vorm van een stel op een om trek van het buisvormige lichaam aangebracht schroefbladen met een tegengestelde spoed. De buis wordt met een daarop afgestemde inrichting al roterende in de bodem gedreven, waarbij een cement-achtige constructievloeistof via de buis wordt ingebracht die vanuit de uitstroomopening aan een uiteinde van de buis kan ontwijken. Dit zogenaamde grout vormt een cementsluier 20 rondom een buitenwand van de buis en de schroefbladen, die zich mengt met bodemmateriaal tot een zich uithardende mortel. Bij het inbrengen van de buis in de bodem vervult deze laag in nog vloeibare vorm tevens een smerende werking, zodat slechts een gering koppel nodig is om de buis met de schroefbladen verder de bodem in te drijven. Eenmaal op, althans nabij, de gewenste diepte, wordt de buis gewoonlijk 25 herhaaldelijk op en neer gedreven om al doende een overmaat aan grout aan de bodem te kunnen afstaan en met de bodem te vermengen tot een verzwaarde klomp, die uiteindelijk verhardt tot een solide funderingsvoet. Het verdringingslichaam blijft uiteindelijk in de bodem achter, omringd door een beschermende grout-schacht, en vormt aldus een constructie-element dat in het bijzonder als een funderingspaal kan 30 worden toegepast.Such an assembly is known from a previously Dutch patent that was granted under number 193,640. In the assembly described therein, the displacement element comprises a hollow steel tube which is provided at one end with a displacement member in the form of a set on a screw blade arranged around the circumference of the tubular body with an opposite pitch. With a device adapted thereto, the tube is driven into the soil while rotating, a cement-like construction liquid being introduced via the tube which can escape from the outlet opening at one end of the tube. This so-called grout forms a cement veil 20 around an outer wall of the tube and the screw blades, which mixes with bottom material to form a hardening mortar. When the pipe is introduced into the bottom, this layer, in still liquid form, also performs a lubricating action, so that only a small torque is required to further drive the pipe with the propeller blades into the bottom. Once at, or at least near, the desired depth, the tube is usually driven up and down repeatedly so as to be able to relinquish an excess of grout to the bottom and mix with the bottom to a weighted lump, which eventually hardens to a solid foundation foot. The displacement body ultimately remains in the bottom, surrounded by a protective grout shaft, and thus forms a structural element that can be used in particular as a foundation pile.

De schroefbladen, die dwars van de buis uitgaan, bieden bij het bekende samenstel een aanmerkelijk weerstand in axiale richting, wat zich met name manifesteert bij de 1032168 -2- vorming van de voet waarbij de buis herhaaldelijk op en neer wordt bewogen. De schroefbladen zijn dan ook voorzien van weggenomen gedeelten om deze weerstand te reduceren en bovendien een betere menging van grout met bodemmateriaal mogelijk te maken. Niettemin blijkt het bekende samenstel ook dan nog niet praktisch in het 5 gebruik, met name waar het aankomt op het vormen van een dergelijke funderingsvoet. Dit laatste stadium van het inbrengproces van de bekende buis is daardoor betrekkelijk tijdrovend.The propeller blades, which extend transversely from the tube, offer a considerable resistance in the axial direction in the known assembly, which manifests itself in particular in the formation of the foot in which the tube is repeatedly moved up and down. The propeller blades are therefore provided with removed parts to reduce this resistance and, moreover, to allow a better mixing of grout with bottom material. Nevertheless, the known assembly still does not appear to be practical in use, in particular when it comes to forming such a foundation foot. This last stage of the insertion process of the known tube is therefore relatively time-consuming.

Met de onderhavige uitvinding wordt onder meer beoogd te voorzien in een samenstel 10 van de in de aanhef genoemde soort waarmee aan dit bezwaar althans in belangrijke mate wordt tegemoet gekomen.The present invention has for its object, inter alia, to provide an assembly 10 of the type mentioned in the preamble with which this drawback is at least substantially met.

Om het beoogde doel te bereiken heeft een samenstel van de in de aanhef genoemde soort volgens de uitvinding als kenmerk dat de het ten minste ene verdrijvingsorgaan ten 15 minste één in hoofdzaak vlak blad omvat dat in axiale richting van het uiteinde van het verdringingslichaam uitgaat en dat het blad binnen een al of niet denkbeeldige omtrek is voorzien van ten minste één uitsparing. Doordat een dergelijk vlak blad dwars op het verdringingsrichting slechts een beperkte doorsnede kent, is de weerstand die het verdrijvingslichaam bij het op en neer drijven van het verdringingslichaam opwerpt 20 eveneens beperkt en in het bijzonder aanmerkelijk lager dan van de schroefbladen van het bekende samenstel. Het lichaam laat zich daardoor betrekkelijk licht optrekken en neerduwen terwijl het in de bodem wordt gedreven en nadat de gewenste diepte is bereikt. Hierdoor kan bijzonder vlot desgewenst een verzwaarde voet aan het verdringingselement worden gevormd. De uitsparing of uitsparingen in het blad zorgen 25 daarbij voor een voldoende mengvermogen tussen vanuit de uitstroomopening in de bodem geïnjecteerde constructievloeistof en bodemmateriaal opdat een gelijkmatige mortel ontstaat die verhardt tot een solide geheel. De uitvinding leent zich daarbij zowel voor drukloos verpompen als onder geforceerde druk verpompen van de constructievloeistof.In order to achieve the intended object, an assembly of the type mentioned in the preamble according to the invention has the feature that the at least one expulsion member comprises at least one substantially flat blade which extends from the end of the displacement body in the axial direction and which the blade is provided with at least one recess within an imaginary circumference or otherwise. Because such a flat blade transversely of the displacement direction has only a limited cross-section, the resistance that the displacement body throws up and down the displacement body is also limited and in particular considerably lower than that of the propeller blades of the known assembly. The body can therefore be raised and pushed relatively lightly while it is being driven into the ground and after the desired depth has been reached. As a result, a weighted base can be formed on the displacement element particularly quickly if desired. The recess or recesses in the blade thereby provide a sufficient mixing capacity between construction liquid injected into the soil from the outflow opening and soil material so that a uniform mortar is formed which hardens to form a solid whole. The invention lends itself both to pressureless pumping and to pumping the construction fluid under forced pressure.

30 -3-30-3

Hoewel voor wat betreft de vorm van het blad binnen het kader van de uitvinding op zichzelf een grote keuzevrijheid bestaat, heeft een voorkeursuitvoeringsvorm van het samenstel volgens de uitvinding als kenmerk dat althans een onderste deel van het blad in axiale richting spits toeloopt. Door een dergelijke spitse vorm laat het 5 verdringingslichaam zich eenvoudiger en nauwkeuriger plaatsen en ‘zoekt’ het lichaam tijdens het inbrengen in versterkte mate een lineair traject neerwaarts.Although there is a great freedom of choice as to the shape of the blade within the scope of the invention, a preferred embodiment of the assembly according to the invention has the feature that at least a lower part of the blade tapers axially. Due to such a pointed shape, the displacement body can be placed in a simpler and more accurate manner and the body "searches" to a greater extent downwardly during insertion.

De ten minste ene uitsparing kan op verschillende wijzen in het blad worden gerealiseerd. In een eerste bijzondere uitvoeringsvorm heeft het samenstel volgens de 10 uitvinding in dit opzicht als kenmerk dat de ten minste ene uitsparing ten minste één inspringend gedeelte binnen een denkbeeldige omtrek van het blad omvat. Bij het roteren van het verdringingslichaam in de bodem, blijkt de bodem ter plaatse van een dergelijk inspringend gedeelte bijzonder effectief te worden omgewoeld en te worden vermengd met de uitstromende constructievloeistof.The at least one recess can be realized in different ways in the blade. In a first special embodiment, the assembly according to the invention has the feature in this respect that the at least one recess comprises at least one recessed portion within an imaginary circumference of the blade. When the displacement body is rotated in the bottom, it appears that the bottom at the location of such a recessed portion is particularly effectively turned over and mixed with the outflowing construction fluid.

1515

In plaats daarvan of daarnaast heeft een verdere bijzondere uitvoeringsvorm van het samenstel volgens de uitvinding als kenmerk dat de uitsparing ten minste één binnen het blad aangebrachte opening omvat. Een dergelijk opening verlaagt een draaiingsweerstand van het verdringingslichaam en zorgt voor een verdere verbetering 20 van de onderlinge menging van de constructievloeistof met het bodemmateriaal.Instead or additionally, a further particular embodiment of the assembly according to the invention has the feature that the recess comprises at least one opening arranged within the blade. Such an opening reduces a rotational resistance of the displacement body and ensures a further improvement of the mutual mixing of the construction fluid with the bottom material.

Voor een adequate verankering van het verdringingslichaam in een eventueel daaraan te vormen funderingsvoet heeft een verdere voorkeursuitvoeringsvorm van het samenstel volgens de uitvinding als kenmerk dat aan het uiteinde van het verdringingslichaam ten 25 minste een kraagdeel daarvan dwars uitgaat. Een dergelijk kraagdeel biedt reeds bij een relatief bescheiden omvang een adequate verankering in de uitgeharde funderingsvoet die het verdringingslichaam voor een daarin wegzakken behoedt. In een verdere bijzondere uitvoeringsvorm heeft het samenstel daarbij volgens de uitvinding als kenmerk dat het kraagdeel een flensrand omvat die zich over een volle omtrek van het 30 uiteinde uitstrekt.For an adequate anchoring of the displacement body in a foundation foot that may be formed thereon, a further preferred embodiment of the assembly according to the invention has the feature that at least one collar part thereof extends transversely at the end of the displacement body. Such a collar part already offers an adequate anchoring in the cured foundation foot at a relatively modest size, which protects the displacement body from sinking therein. In a further special embodiment, the assembly according to the invention herein has the feature that the collar part comprises a flange edge which extends over a full circumference of the end.

-4--4-

De uitvinding heeft tevens betrekking op een verdringingslichaam van de soort zoals toepasbaar in het hiervoor bescherevn samenstel volgens de uitvinding en zal thans nader worden toegelicht aan de hand van een aantal uitvoeringsvoorbeelden en een bijbehorende tekening. In de tekening toont: 5 figuur 1 een perspectivische weergave van een eerste uitvoeringsvoorbeeld van een verdringingslichaam van een samenstel volgens de uitvinding; figuur 2 een dwarsdoorsnede volgens de lijn II-II in figuur 1; figuur 3 een perspectivische weergave van een tweede uitvoeringsvoorbeeld van een verdringingslichaam van een samenstel volgens de uitvinding; en 10 figuur 4 een dwarsdoorsnede van een derde uitvoeringsvoorbeeld van een verdringingslichaam van een samenstel volgens de uitvinding.The invention also relates to a displacement body of the type as applicable in the above-described assembly according to the invention and will now be further elucidated with reference to a number of exemplary embodiments and an associated drawing. In the drawing: figure 1 shows a perspective view of a first exemplary embodiment of a displacing body of an assembly according to the invention; figure 2 shows a cross section along the line II-II in figure 1; figure 3 shows a perspective view of a second exemplary embodiment of a displacing body of an assembly according to the invention; and figure 4 shows a cross-section of a third exemplary embodiment of a displacing body of an assembly according to the invention.

De figuren zijn overigens zuiver schematisch en niet op schaal getekend. Met name kunnen terwille van de duidelijkheid sommige dimensies in meer of mindere mate overdreven zijn weergeven. Overeenkomstige delen zijn in de figuren met eenzelfde 15 verwijzingscijfer aangeduid.The figures are purely schematic and not drawn to scale. In particular, for the sake of clarity, some dimensions may be exaggerated to a greater or lesser extent. Corresponding parts are designated in the figures with the same reference numeral.

In figuur 1 is een eerste uitvoeringsvoorbeeld van een verdringingslichaam van een samenstel volgens de uitvinding weergegeven. Het verdringingslichaam omvat een stalen buis 10 met een diameter van de orde van 7-50 centimeter en een lengte van de 20 orde van 5 tot 20 meter of zelfs langer, al naargelang de lokale diepte van een vaste bodemlaag. De buis is hol met typisch een wanddikte van de orde van circa 4 tot 30 millimeter en omvat een vloeistofkanaal 11 dat uitmondt aan een uitstroomopening 12 in of nabij een onderzijde 13 van de buis. De buis is in figuur 2 nader getoond in een dwarsdoorsnede volgens de lijn II-II in figuur 1.Figure 1 shows a first exemplary embodiment of a displacing body of an assembly according to the invention. The displacement body comprises a steel tube 10 with a diameter of the order of 7-50 centimeters and a length of the order of 5 to 20 meters or even longer, depending on the local depth of a fixed bottom layer. The tube is hollow with typically a wall thickness of the order of about 4 to 30 millimeters and comprises a liquid channel 11 which opens at an outflow opening 12 in or near a bottom side 13 of the tube. The tube is further shown in Figure 2 in a cross-section along the line II-II in Figure 1.

2525

Het samenstel omvat naast de buis een, niet nader getoonde, mobiele kraaninrichting met een heistelling. De buis 10 wordt tijdens bedrijf in de aan de kraan gekoppelde heistelling ontvangen en daarmee al draaiende en duwende in axiale richting tot de gewenste diepte de bodem ingedreven. Aan het uiteinde is de buis 10 voorzien van een 30 verdrijvingsorgaan 14, dat conform de uitvinding een in hoofdzaak vlak boorblad omvat dat zich in axiale richting uitstrekt. Bij een rotatie van de buis 10 in de bodem, zorgt dit -5- blad 14 voor een effectieve verdrijving van bodemmateriaal om ruim baan te maken voor het verdringingslichaam 10.In addition to the tube, the assembly comprises a mobile crane device with a pile-driving rig, not shown in more detail. During operation, the tube 10 is received in the pile-driving rig connected to the crane and is thus driven into the ground while rotating and pushing in the axial direction to the desired depth. At the end the tube 10 is provided with an expulsion member 14, which according to the invention comprises a substantially flat drill blade that extends in the axial direction. With a rotation of the tube 10 in the bottom, this blade 14 ensures an effective expulsion of bottom material to make room for the displacement body 10.

Terwijl de buis de bodem wordt ingedreven, wordt van bovenaf een cement-achtige 5 constructievloeistof, zogenaamd grout, in het vloeistofkanaal 11 geleid dat aan een onderzijde vanuit de uitstroomopening 12 ontwijkt. Desgewenst kan de uitstroomopening worden voorzien van een bedienbare afsluiter om de uitstroom van grout uit de buis te kunnen doseren, althans te kunnen sturen. Het uit de uitstroomopening 12 van de buis 10 stromende grout vermengt zich rondom de buis met 10 bodemmateriaal tot een schacht van zich verhardende mortel. Gedurende het inbreng-proces fungeert deze dan nog vloeibare schacht eveneens als smeermiddel die een verdere draaiing en indrij ving van de buis 10 in de bodem vergemakkelijkt.While the tube is being driven into the bottom, a cement-like construction liquid, so-called grout, is introduced from above into the liquid channel 11 which escapes from the outflow opening 12 on a bottom side. If desired, the outflow opening can be provided with a controllable valve to be able to dose, or at least control, the outflow of grout from the tube. The grout flowing out of the outflow opening 12 of the tube 10 mixes around the tube with bottom material into a shaft of hardening mortar. During the insertion process, this still liquid shaft also functions as a lubricant which facilitates a further rotation and driving of the tube 10 into the bottom.

Het in dit uitvoeringsvoorbeeld toegepaste boorblad 14 loopt naar beneden spits toe om 15 de buis beter te kunnen positioneren en rechtstandig te bodem in te drijven. Het boorblad is, conform de uitvinding, voorzien van ten minste één uitsparing, in dit voorbeeld in de vorm van een viertal inspringende delen 21-24 binnen een denkbeeldige omtrek 15 die door het boorblad 14 wordt opgespannen. Dankzij deze uitsparingen 21-24 wordt gedurende het inbrengen van de buis 10 een adequate menging van 20 bodemmateriaal met grout bereikt. Terwijl de buis de bodem wordt ingedreven, wordt de buis voortdurend op en neer bewogen om de uitstroom van grout te bevorderen. Eenmaal op de gewenste diepte wordt de buis een aantal maal extra op en neer gedreven om hier een overmaat aan grout te injecteren en met grond te vermengen tot een verzwaarde voet. Dankzij het smalle profiel, dwars op de axiale richting van de buis, 25 van het boorblad 14 ondervindt het verdringingslichaam 10 hierbij niet of nauwelijks enige additionele weerstand, zodat ook een dergelijke voet relatief vlot en betrouwbaar kan worden gevormd.The drill blade 14 used in this exemplary embodiment is tapered downwards in order to be able to position the tube better and to drive it vertically into the ground. According to the invention, the drill blade is provided with at least one recess, in this example in the form of four recessed parts 21-24 within an imaginary circumference 15 which is clamped by the drill blade 14. Thanks to these recesses 21-24 an adequate mixing of soil material with grout is achieved during the insertion of the tube 10. While the tube is being driven into the bottom, the tube is constantly moved up and down to promote the outflow of grout. Once at the desired depth, the tube is driven up and down a few times extra to inject an excess of grout and mix it with soil to a weighted base. Thanks to the narrow profile of the drill blade 14, transverse to the axial direction of the tube, the displacement body 10 experiences little or no additional resistance, so that such a foot can also be formed relatively smoothly and reliably.

Het buislichaamlO blijft naderhand in de bodem achter en vormt aldus bijvoorbeeld een 30 funderingspaal of anderszins een constructie-element. Voor een additionele verankering van de buis 10 in de zich uithardende voet, omvat de buis aan het uiteinde een kraagdeel -6- in de vorm van een doorlopende flensrand 16 die dwars van het buislichaam 10 uitgaat en aangrijpt in de aldaar omringende fiinderingsvoet. Als de voet eenmaal is uitgehard, biedt deze flensrand 16 voldoende houvast in de fiinderingsvoet om het constructie-element bij een toegestane verticale belasting voor wegzakken te behoeden.The tubular body 10 remains afterwards in the bottom and thus forms, for example, a foundation pile or other construction element. For an additional anchoring of the tube 10 in the curing foot, the tube comprises a collar part -6 at the end in the form of a continuous flange edge 16 which extends transversely of the tube body 10 and engages in the surrounding socket foot. Once the foot has hardened, this flange edge 16 provides sufficient hold in the filler foot to protect the structural element from sinking away under a permitted vertical load.

55

Een tweede uitvoeringsvoorbeeld van een verdringingslichaam 10 van een samenstel volgens de uitvinding is getoond in figuur 3. Ook in dit voorbeeld omvat het verdringingslichaam een stalen buis 10 met aan een uiteinde 13 een verdrijvingsorgaan in de vorm van een in hoofdzaak vlak blad 14, dat aan een onderzijde enigszins spits 10 toeloopt. Het blad 14 is voorzien van uitsparingen in de vorm van een tweetal openingen 31,32 om een adequate menging van via eën uitstroomopening 12 geïnjecteerd grout met bodemmateriaal te bevorderen.A second exemplary embodiment of a displacement body 10 of an assembly according to the invention is shown in Figure 3. Also in this example the displacement body comprises a steel tube 10 having at one end 13 a displacement member in the form of a substantially flat blade 14, which at a bottom side slightly tapered. The blade 14 is provided with recesses in the form of two openings 31, 32 to promote adequate mixing of grout with soil material injected via one outflow opening 12.

In plaats van een enkel boorblad, dat zich aan weerszijden van de buis uitstrekt, kunnen 15 ook halve boorbladen worden toegepast zoals in figuur 4 in een dwarsdoorsnede is weergegeven. In plaats van een doorlopende flensrand 16, zorgen bij het uitvoeringsvoorbeeld van figuur 4 een drietal afzonderlijke kraagdelen 17 voor een effectieve verankering van het constructie-element.Instead of a single drill blade extending on either side of the tube, half drill blades can also be used, as shown in Figure 4 in a cross-section. Instead of a continuous flange edge 16, in the exemplary embodiment of Figure 4, three separate collar parts 17 ensure an effective anchoring of the structural element.

20 Hoewel de uitvinding aan de hand van louter enkele uitvoeringsvoorbeelden nader werd toegelicht moge het duidelijkzijn dat de uitvinding daartoe geenszins is beperkt. Integendeel zijn binnen het kader van de uitvinding voor een gemiddelde vakman nog vele variaties en verschijningsvormen mogelijk.Although the invention has been further elucidated with reference to only a few exemplary embodiments, it will be clear that the invention is by no means limited thereto. On the contrary, many variations and manifestations are still possible for the average person skilled in the art within the scope of the invention.

10321681032168

Claims

1. Assembly for manufacturing an elongated structural element in a bottom, in particular a foundation pile, comprising an elongated displacement body and a device for driving the displacement body in an axial direction into the ground, the displacement body at one end is provided with at least one expulsion member and with at least one outflow opening for a hardening construction fluid, characterized in that the at least one expulsion member comprises at least one substantially flat blade extending from the end of the displacement body in the axial direction and blade within at least an imaginary circumference is provided with at least one recess.

2. Assembly as claimed in claim 1, characterized in that at least a lower part of the blade tapers in the axial direction. 15

Assembly according to one or more of the preceding claims, characterized in that the at least one recess comprises at least one recessed portion within an imaginary circumference of the blade.

Assembly according to one or more of the preceding claims, characterized in that the recess comprises at least one opening arranged within the blade.

5. Assembly as claimed in one or more of the foregoing claims, characterized in that at least one collar part thereof extends transversely at the end of the displacing body.

Assembly as claimed in claim 4, characterized in that the collar part comprises a flange edge which extends over a full circumference of the end.

7. Displacement body of the type as applicable in the assembly according to one or more of the preceding claims. 1 n 7 9 1 fi fl